Sel surya graphene efisiensi tinggi

Grafena
Grafena adalah lembaran atom karbon yang tersusun dalam kisi seperti sarang lebah yang tebalnya hanya satu atom, memiliki sejumlah sifat elektronik dan mekanik yang unik. Ini karena fakta bahwa elektron melesat melalui graphene dengan kecepatan sangat tinggi, berperilaku seperti partikel "Dirac" dengan sedikit hambatan. Grafena juga transparan terhadap cahaya karena elektron Dirac-nya dan dapat menyerap cahaya warna apa pun.
Sel surya
Para peneliti sejauh ini telah membuat sel surya dari graphene tetapi efisiensi konversi dayanya cukup rendah yaitu sekitar 1,9%. Tetapi para peneliti di University of Florida di Gainesville telah berhasil membuat sel surya berbasis graphene paling efisien yang pernah ada dengan menambahkan dopan organik ke lapisan graphene di perangkat. Efisiensi konversi daya sel surya baru mencapai hampir 9%, dibandingkan dengan hanya kurang dari 2% untuk sel yang menggunakan graphene yang tidak didoping.
Struktur
Sel-sel ini terbuat dari lembaran grafena yang didoping dengan senyawa organik (trifluorometanasulfonil) amida, atau TFSA, yang ditempatkan di atas wafer silikon untuk membuat sambungan grafena/silikon Schottky. Mentransfer graphene ke silikon menyebabkan gangguan minimal pada permukaan graphene dan karenanya antarmuka tetap murni. Antarmuka yang bersih penting karena gangguan apa pun di area ini bertindak sebagai perangkap untuk muatan terpisah, sehingga mengurangi masa pakainya, yang berarti tidak dapat dikumpulkan secara efisien.
Bekerja
Perangkat fotovoltaik semacam itu bekerja dengan menghasilkan pasangan lubang elektron saat terkena sinar matahari. Elektron dan lubang kemudian dipisahkan oleh antarmuka Schotky dan dikumpulkan oleh elektroda yang dikontakkan ke graphene dan silikon yang bermuatan berlawanan. Arus yang dihasilkan oleh elektron dan lubang yang mengalir memungkinkan perangkat menghasilkan daya.
Doping graphene dengan TFSA mengubah tingkat Fermi graphene yang memiliki efek mengatur kembali muatan pada graphene/silicon junction. Ini meningkatkan kekuatan medan listrik di seluruh antarmuka dan memungkinkan elektron dan lubang dikumpulkan lebih efisien, yang pada akhirnya mengarah pada peningkatan jumlah daya yang dihasilkan.